企業(yè)需要充分利用人工智能

李榮

人工智能這一術(shù)語(yǔ)如今似乎無(wú)處不在，這在行業(yè)市場(chǎng)的中造成一些混亂，甚至可能讓技術(shù)決策者感到困惑。

人工智能到底是什么？一個(gè)常見的定義是“在機(jī)器中模擬人類的智能，這些機(jī)器被編程為像人類一樣思考并模仿人類的行為”。人工智能系統(tǒng)可以看作具有能表現(xiàn)出與人類思維相關(guān)特征并具備學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題能力的任何系統(tǒng)。

具有人工智能功能的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)可以為組織帶來(lái)巨大的好處，包括：提高效率、實(shí)現(xiàn)人工流程的自動(dòng)化、增強(qiáng)決策能力、改善客戶服務(wù)和體驗(yàn)以及解決復(fù)雜問(wèn)題等。

但是，IT和業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者必須善于將炒作與現(xiàn)實(shí)區(qū)分開。正如研究機(jī)構(gòu)Gartner公司指出的那樣，許多組織都在努力為人工智能賦予現(xiàn)實(shí)價(jià)值。組織領(lǐng)導(dǎo)者往往高估了人工智能技術(shù)的影響，而低估了其復(fù)雜性。

該公司在2020年初發(fā)布了一份組織采用人工智能的報(bào)告，該報(bào)告基于對(duì)來(lái)自美國(guó)、德國(guó)和英國(guó)的600多名各組織高級(jí)管理人員的調(diào)查。報(bào)告表明，1/3以上的受訪者表示已經(jīng)部署并使用了人工智能，超過(guò)一半的受訪者表示計(jì)劃在一年之內(nèi)部署人工智能，約1/3的受訪者表示計(jì)劃在2年內(nèi)部署人工智能。

該報(bào)告稱，組織平均需要9個(gè)月的時(shí)間才能開發(fā)出從原型到生產(chǎn)的人工智能計(jì)劃。盡管人工智能技術(shù)人才的普遍短缺，但人才的缺乏并不是成功部署人工智能的主要障礙，人工智能成功應(yīng)用的主要限制因素是缺乏明確的結(jié)果。

制定策略

Gartner公司的調(diào)查報(bào)告指出，組織還面臨著涉及集成、安全性和隱私問(wèn)題的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)使他們無(wú)法有效地將人工智能實(shí)踐從原型轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)中，這就是人工智能工程可以發(fā)揮關(guān)鍵作用的地方。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程研究所（SEI）新興技術(shù)中心主任、美國(guó)國(guó)家人工智能工程計(jì)劃負(fù)責(zé)人Matt Gaston說(shuō)：“人工智能工程是設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試、部署、操作和發(fā)展可靠智能系統(tǒng)的過(guò)程、工具和最佳實(shí)踐。人工智能本身就是關(guān)于創(chuàng)造智能模型或能力的特定人工智能技術(shù)，例如機(jī)器學(xué)習(xí)。人工智能工程將這些智能模型或功能轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苋娴南到y(tǒng)，以提供業(yè)務(wù)、運(yùn)營(yíng)或任務(wù)解決方案?！?/p>

Gartner公司副總裁兼分析師Erick Brethenoux表示，人工智能工程將組織中的各個(gè)學(xué)科整合在一起，為實(shí)現(xiàn)多種人工智能技術(shù)的組合提供了一條實(shí)現(xiàn)價(jià)值的更清晰途徑，并將人工智能工程列為2021年最具戰(zhàn)略意義的技術(shù)趨勢(shì)之一。

與客戶合作采用人工智能工程策略的Brethenoux表示，穩(wěn)健的人工智能工程策略將促進(jìn)人工智能模型的性能、可擴(kuò)展性、可解釋性和可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人工智能投資的全部?jī)r(jià)值。他說(shuō)：“人工智能工程包括將人工智能投入生產(chǎn)的方法、最佳實(shí)踐、能力和技術(shù)，可以管理和監(jiān)控的人工智能應(yīng)用。”

Brethenoux指出，通常可以將人工智能分為2個(gè)主要周期：第1個(gè)周期是根據(jù)應(yīng)用程序類型開發(fā)和訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，例如基于規(guī)則的模型、優(yōu)化模型或自然語(yǔ)言處理模型。第2個(gè)周期是組織內(nèi)部模型的實(shí)施。

Brethenoux說(shuō)：“一些組織在實(shí)施人工智能模型方面表現(xiàn)不佳，他們擅長(zhǎng)開發(fā)模型，并開發(fā)了許多模型。但是使這些模型投入生產(chǎn)是困難的，我們需要一種將這些模型生產(chǎn)系統(tǒng)化的方法，這正是人工智能工程發(fā)揮重要作用的地方?！?/p>

Brethenoux表示，人工智能工程不應(yīng)該是為特定項(xiàng)目實(shí)施的非正式或臨時(shí)性工作。與其相反，它應(yīng)該在組織中正式化，以使其成為所有使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的最佳實(shí)踐。

Gaston指出，“人工智能工程是一門新興學(xué)科，它將隨著時(shí)間的推移而發(fā)展壯大，并與我們?cè)谌斯ぶ悄茴I(lǐng)域看到的快速創(chuàng)新保持同步。也就是說(shuō)，組織正在使用人工智能工程來(lái)創(chuàng)建和維護(hù)包含人工智能技術(shù)的業(yè)務(wù)解決方案”。

這其中包括確保系統(tǒng)需求由業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)，為這些需求選擇適當(dāng)?shù)娜斯ぶ悄芗夹g(shù)、測(cè)試和監(jiān)控工具，以確保系統(tǒng)繼續(xù)按預(yù)期運(yùn)行。隨著需求或運(yùn)營(yíng)環(huán)境的變化，流程和框架已經(jīng)到位，可以更新和發(fā)展人工智能系統(tǒng)。

主要組件

成功使用人工智能的關(guān)鍵之一是認(rèn)識(shí)到進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段不僅是技術(shù)問(wèn)題，而且也是業(yè)務(wù)問(wèn)題。Brethenoux說(shuō)：“將人工智能投入生產(chǎn)時(shí)，組織必須與主題專家討論它們正在運(yùn)行的應(yīng)用程序，人工智能的用例以及這些應(yīng)用程序如何為組織服務(wù)，還必須知道已建立的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)是否真的有效?！?/p>

Brethenoux表示，組織需要將業(yè)務(wù)用戶置于其人工智能工程實(shí)踐的核心，以確保人工智能交付組織所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

這并不是說(shuō)技術(shù)不重要。人工智能團(tuán)隊(duì)在選擇工具和技術(shù)時(shí)需要有敏銳的洞察力，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)組織在人工智能方面的目標(biāo)，且能夠輕松地與現(xiàn)有產(chǎn)品以及其他新的人工智能工具集成。

另一個(gè)重要的考慮因素是組織輸入模型的數(shù)據(jù)質(zhì)量，也就是數(shù)據(jù)來(lái)自哪里，它的可靠性如何？可以幫助組織提高數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)相對(duì)較新的學(xué)科是DataOps。DataOps是數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)使用的一種自動(dòng)化的、面向過(guò)程的方法，旨在通過(guò)敏捷方法來(lái)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，并縮短分析周期。

DataOps適用于從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備到報(bào)告的完整數(shù)據(jù)生命周期，并且它承認(rèn)數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)和IT運(yùn)營(yíng)是相互聯(lián)系的。

希望利用人工智能的組織還需要具備適當(dāng)?shù)募寄?，其中包括使用Python，R，Java，C ++等編程語(yǔ)言的經(jīng)驗(yàn)，包括算法和數(shù)據(jù)庫(kù)的機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)科學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、概率和統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用數(shù)學(xué)、機(jī)器人技術(shù)以及計(jì)算機(jī)視覺。從事人工智能項(xiàng)目的專業(yè)人士也需要軟技能，如良好地溝通協(xié)作能力、批判性思維和創(chuàng)造力。

Brethenoux表示，新興的相關(guān)技能之一是機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證。模型驗(yàn)證是使用測(cè)試數(shù)據(jù)集評(píng)估經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的模型，使用測(cè)試數(shù)據(jù)集的主要原因是測(cè)試訓(xùn)練模型的一般能力。他說(shuō)：“這些人員將參與人工智能模型的整個(gè)生命周期，從數(shù)據(jù)的角度進(jìn)行驗(yàn)證，然后從開發(fā)的角度進(jìn)行驗(yàn)證，然后從操作的角度進(jìn)行驗(yàn)證。他們將評(píng)估使用這些模型所做的一切是否有效、合法以及技術(shù)上是否可行?！?/p>

獲得人工智能技能并不像許多組織認(rèn)為的那么難，組織內(nèi)部需要擁有正確的人才發(fā)現(xiàn)計(jì)劃、適當(dāng)?shù)靥嵘寄芎徒逃龑?shí)踐以及外部人才組合，這是他們?nèi)〉贸晒λ枰囊磺小?/p>

人工智能的未來(lái)發(fā)展

Gaston表示，許多組織意識(shí)到人工智能可以通過(guò)多種方式提供真正的商業(yè)價(jià)值，并開始建立自己的數(shù)據(jù)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能團(tuán)隊(duì)。

Gaston說(shuō)：“雖然這些都是重要的第一步，但大多數(shù)數(shù)據(jù)科學(xué)或機(jī)器學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的功能是在受嚴(yán)格控制的環(huán)境中使用數(shù)據(jù)生成模型。重要的是，組織必須從整體上著眼于如何實(shí)現(xiàn)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)用于業(yè)務(wù)解決方案的人工智能，并且它們需要為此帶來(lái)各種才能、思想和經(jīng)驗(yàn)?！?/p>

組織無(wú)需制定人工智能工程策略即可推進(jìn)人工智能項(xiàng)目。但是，如果這樣做的話，該技術(shù)獲得長(zhǎng)期和全面成功的可能性將會(huì)受到限制，這是一個(gè)具有戰(zhàn)略性和強(qiáng)大功能的工具，不適合隨意使用。

Brethenoux說(shuō)：“我認(rèn)為這是解決人工智能問(wèn)題的唯一途徑，如果不從事人工智能工程設(shè)計(jì)，那么只有約35 %～45 %的模型會(huì)找到他們的生產(chǎn)方式，因此，組織將會(huì)浪費(fèi)其余的模型，并且每次都必須從頭開始?！?/p>

人工智能的主要問(wèn)題之一將繼續(xù)從開發(fā)和培訓(xùn)階段過(guò)渡到運(yùn)營(yíng)/產(chǎn)品階段。如果組織不對(duì)人工智能采用結(jié)構(gòu)化、工程化的方法，這仍然是一個(gè)問(wèn)題。

Brethenoux說(shuō)：“那些在人工智能方面做得很好的組織正在更系統(tǒng)地完成這項(xiàng)工作，他們從中獲得了非常好的收益。我很想問(wèn)，‘如果組織并沒(méi)有計(jì)劃實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，為什么還要采用人工智能呢？在此之前，這只是一個(gè)有趣的智力練習(xí)。當(dāng)組織部署人工智能時(shí)，它將成為一種經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)?！?/p>

人工智能工程的基礎(chǔ)實(shí)踐

作為卡內(nèi)基梅隆大學(xué)一部分的聯(lián)邦資助的研發(fā)中心，其軟件工程研究所已為人工智能工程編寫了11項(xiàng)基礎(chǔ)實(shí)踐。這些是軟件工程、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用人工智能領(lǐng)域的專家為IT和業(yè)務(wù)決策者提供的建議：

（1）確保組織存在應(yīng)該采用人工智能解決的問(wèn)題。從定義明確的問(wèn)題開始，了解組織要完成的工作和所需的結(jié)果，同時(shí)確?？梢允褂脭?shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些結(jié)果。

（2）在組織的軟件工程團(tuán)隊(duì)中包括各種主題專家，如數(shù)據(jù)科學(xué)家和數(shù)據(jù)架構(gòu)師。

（3）認(rèn)真對(duì)待數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收、清理、保護(hù)、監(jiān)視和驗(yàn)證對(duì)于設(shè)計(jì)成功的人工智能系統(tǒng)至關(guān)重要，它們需要大量的資源、時(shí)間和注意力。確保組織的流程考慮到環(huán)境的變化、可能的偏見和潛在的對(duì)抗性利用。

（4）根據(jù)組織需要模型執(zhí)行的操作而不是其流行程度來(lái)選擇機(jī)器學(xué)習(xí)算法。算法在幾個(gè)重要方面有所不同，其中包括它們可以解決的問(wèn)題類型、輸出信息的詳細(xì)程度以及輸出和模型的可解釋性。組織需要選擇適合解決特定問(wèn)題并滿足業(yè)務(wù)和工程需求的算法。

（5）通過(guò)部署集成的監(jiān)視和緩解策略來(lái)保護(hù)人工智能系統(tǒng)。軟件工程研究所的研究表明，人工智能系統(tǒng)的攻擊面正在擴(kuò)大，而更廣泛的攻擊面又加劇了運(yùn)營(yíng)環(huán)境的脆弱性。通過(guò)進(jìn)行持續(xù)的評(píng)估和驗(yàn)證來(lái)應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，還要考慮到新威脅的出現(xiàn)速度很快，這一點(diǎn)尤其重要。

（6）定義檢查點(diǎn)以說(shuō)明恢復(fù)、可追溯性和決策依據(jù)的潛在需求。人工智能系統(tǒng)對(duì)輸入數(shù)據(jù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)和模型之間的依賴關(guān)系非常敏感。對(duì)任何一個(gè)系統(tǒng)的版本或特征的更改都可能影響其他系統(tǒng)。

（7）結(jié)合用戶體驗(yàn)和交互，不斷驗(yàn)證和發(fā)展模型。盡可能使用自動(dòng)化的方法來(lái)獲取系統(tǒng)輸出的反饋并改進(jìn)模型，監(jiān)控用戶體驗(yàn)，盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還要考慮到用戶的偏見。

（8）為解釋輸出做好準(zhǔn)備。軟件工程研究所的研究表明與其他大多數(shù)系統(tǒng)相比，人工智能輸出需要更多的解釋。人工智能系統(tǒng)引入的不確定性在某些情況下可能是不可接受的。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)組件也需要設(shè)計(jì)輸出的不確定性。

（9）實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展或替換的松散耦合工具，以適應(yīng)不可避免的數(shù)據(jù)和模型更改。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，人工智能系統(tǒng)組件之間的邊界惡化速度更快。

（10）組織在系統(tǒng)的整個(gè)生命周期中投入足夠的時(shí)間和專業(yè)知識(shí)來(lái)進(jìn)行持續(xù)不斷的變化。很多組織的團(tuán)隊(duì)嚴(yán)重低估了所需的資源。構(gòu)建人工智能系統(tǒng)最初需要更多的資源，這些資源需要迅速擴(kuò)展，并且在系統(tǒng)的整個(gè)生命周期中都需要投入大量資源。

（11）將道德作為軟件設(shè)計(jì)和政策考慮的因素。評(píng)估人工智能系統(tǒng)的各個(gè)方面是否存在潛在的道德問(wèn)題，并說(shuō)明該系統(tǒng)各個(gè)方面的組織和社會(huì)價(jià)值，其內(nèi)容從數(shù)據(jù)收集到?jīng)Q策，再到績(jī)效和有效性的驗(yàn)證與監(jiān)控。